專利名稱：一種肖特基二極管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種肖特基二極管及其制備方法。
背景技術(shù)：
肖特基二極管，是利用金屬和半導(dǎo)體接觸勢(shì)壘進(jìn)行工作的器件；由于其正向壓降低、反向恢復(fù)速度快等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛于開關(guān)電源、太陽(yáng)能、電力電子等領(lǐng)域，尤其近年來(lái)隨著新能源、節(jié)能低碳產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，肖特基二極管的應(yīng)用越來(lái)越大，市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。對(duì)于二極管，正向?qū)〞r(shí)的功耗是其最主要的指標(biāo)之一；而決定二極管功耗的主要因素為其導(dǎo)通壓降或者導(dǎo)通電阻；肖特基二極管與PN結(jié)二極管相比，其正向壓降、導(dǎo)通電阻更低，所以正向?qū)〞r(shí)功耗更小，因此被廣泛應(yīng)用；
如圖I所示為目前最常用的肖特基二極管結(jié)構(gòu)，包括第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料襯底102，及其上面的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料外延層101，一個(gè)形成于第一導(dǎo)電類型外延層中第二導(dǎo)電類型護(hù)圈103 ;護(hù)圈103上方和外延層部分表面形成硅化物材料104，外延層上部分區(qū)域覆蓋的介電材料105 ;硅化物材料及部分介電材料上覆蓋有第一金屬層107，可連接電極109 ;在第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料襯底底部覆蓋有第二金屬層106，可連接電極108。傳統(tǒng)的制造該肖特基二極管的工藝制程，如圖2到圖9所示，主要包括提供帶襯底102外延層101的圓片；整個(gè)原片表面生成介質(zhì)層，在上面覆蓋光刻膠110，使用第一層掩膜板進(jìn)行第二導(dǎo)電類型護(hù)圈103光刻、刻蝕介質(zhì)層，進(jìn)行離子注入，去除光刻膠，進(jìn)行熱處理以形成所需護(hù)圈103，熱處理時(shí)在護(hù)圈103上面會(huì)再次生成介質(zhì)層，但厚度比原介質(zhì)層小，即存在臺(tái)階；覆蓋光刻膠110，使用第二層掩膜板進(jìn)行光刻，形成所需窗口，刻蝕介質(zhì)層使外延層101表面的一部分暴露出來(lái)；去除光刻膠。一個(gè)高熔點(diǎn)的金屬層111，如鉬，覆蓋在介質(zhì)層105、護(hù)圈及暴露出來(lái)的外延層101上；高熔點(diǎn)金屬層111被加熱，從而在所述高熔點(diǎn)金屬層與外延層101接觸的部分形成硅化物104 ;適合的聞溶點(diǎn)的金屬可以是鉬、鶴、欽、鎮(zhèn)、鉆等；整個(gè)表面覆蓋金屬層107，覆蓋光刻膠110，使用第三層掩膜板進(jìn)行光刻，部分金屬層107被刻蝕；去除光刻膠；對(duì)襯底底部進(jìn)行處理，如背面金屬化，淀積金屬層108作為電極的引出。從上述可知，制造該肖特基二極管共需3層掩膜版。對(duì)于半導(dǎo)體芯片，決定其成本的因素有很多，如芯片面積、掩膜版數(shù)量、成品率等；而其中，掩膜版數(shù)量是幾個(gè)決定成本最主要的因素之一，因此若能夠減少制造所需掩膜版的數(shù)量，就可以大大降低成本；同時(shí)，由于掩膜版數(shù)量的減少，減少了制造工序，因此也縮短了生產(chǎn)周期，可以大大提高企業(yè)效益
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種肖特基二極管，包括第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料襯底及其表面的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料漂移層；所述漂移層其表面的部分區(qū)域被形成凹槽；形成于所述漂移層中的第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料護(hù)圈，護(hù)圈位于凹槽的側(cè)壁附近的所述漂移層中；一種娃化物材料，形成于凹槽表面區(qū)域；一種介電材料，覆蓋于所述漂移層表面；第一金屬層，覆蓋于所述硅化物材料及介電材料表面；第二金屬層，覆蓋于所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料襯底底部表面。其制備方法包括在提供的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料襯底表面形成第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料漂移層；在漂移層表面形成一層介電材料；使用第一層掩膜版去除在待形成的凹槽表面的介電材料；在裸露的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料漂移層表面進(jìn)行第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)摻雜及熱處理；去除待形成的凹槽表面的介電材料，進(jìn)行半導(dǎo)體材料腐蝕形成凹槽；再次進(jìn)行熱處理；去除凹槽表面介電材料，在凹槽表面覆蓋金屬，進(jìn)行燒結(jié)工藝在凹槽表面形成硅化物材料；覆蓋金屬材料，使用第二層掩膜版進(jìn)行金屬刻蝕；使用背面金屬工藝，形成背面電極。本發(fā)明提供的肖特基二極管，在凹槽第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料表面形成肖特基勢(shì)壘結(jié)，在凹槽側(cè)壁附近的第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料護(hù)圈表面形成歐姆接觸；肖特基二極管就是利用肖特基勢(shì)壘結(jié)的整流特性工作；同時(shí)護(hù)圈包裹凹槽拐角，能有效減小拐角處的電場(chǎng)強(qiáng)度，減小漏電流；同時(shí)，凹槽拐角處在工藝處理時(shí)，可能未形成硅化物材料，但由于在凹槽側(cè)壁或者底部已形成歐姆接觸，因此這對(duì)器件性能不產(chǎn)生影響。值得說(shuō)明的是，若凹槽拐角比較圓滑，護(hù)圈可以不包裹凹槽拐角。同時(shí)本發(fā)明的肖特基二極管，由于采用了凹槽，減短了肖特基勢(shì)壘結(jié)的漂移區(qū)的厚度，因此在器件性能上，能有效降低導(dǎo)通電阻，從而降低正向?qū)〞r(shí)的功耗。
本發(fā)明的制備方法可以有效的減少掩膜版數(shù)量，從傳統(tǒng)的3層掩膜版減少到2層掩膜版，就可以大大降低成本；同時(shí)，由于掩膜版數(shù)量的減少，減少了制造工序，因此也縮短了生產(chǎn)周期，可以大大提高效益。


圖I為傳統(tǒng)的肖特基二極管結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖2為制造傳統(tǒng)肖特基二極管的工藝的初始階段的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖3為下一制造階段的圖2所示肖特基二極管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖4為下一制造階段的圖3所示肖特基二極管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖5為下一制造階段的圖4所示肖特基二極管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖6為下一制造階段的圖5所示肖特基二極管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖7為下一制造階段的圖6所示肖特基二極管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖8為下一制造階段的圖7所示肖特基二極管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖9為下一制造階段的圖8所示肖特基二極管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖10為本發(fā)明的肖特基二極管結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖11為本發(fā)明肖特基二極管制造工藝的初始階段結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖12為下一制造階段的圖11所示肖特基二極管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖13為下一制造階段的圖12所示肖特基二極管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖14為下一制造階段的圖13所示肖特基二極管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖15為下一制造階段的圖14所示肖特基二極管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖16為下一制造階段的圖15所示肖特基二極管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖17為下一制造階段的圖16所示肖特基二極管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖18為下一制造階段的圖17所示肖特基二極管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖19為下一制造階段的圖18所示肖特基二極管結(jié)構(gòu)的剖面示意具體實(shí)施例方式實(shí)施例
圖10為本發(fā)明的肖特基二極管結(jié)構(gòu)剖面示意圖，下面結(jié)合圖10詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的肖特基~■極管。 如圖10所示，本發(fā)明的肖特基二極管包括第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體硅材料襯底2及其表面的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料漂移層1，襯底2為磷摻雜濃度O. 001 Q*cm，漂移層I磷摻雜電阻率為10 Ω *cm厚度20 μ m ;所述漂移層I其表面的部分區(qū)域被形成凹槽，深度為
2μ m ;形成于所述漂移層中的第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體硅材料護(hù)圈3，護(hù)圈3位于凹槽的側(cè)壁附近的所述漂移層I中，護(hù)圈3結(jié)深為3μπι ;—種硅化物材料4，形成于凹槽表面區(qū)域；一種介電材料氧化硅5，覆蓋于所述漂移層表面；第一金屬層TiNiAg7，覆蓋于所述硅化物材料4及介電材料表面5，為器件弓I出陽(yáng)極9 ;第二金屬層TiNiAg6，覆蓋于所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料襯底底部表面，為器件引出陰極8。其制備方法，包括以下步驟，如圖2到圖9所示在提供的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體硅材料襯底2表面外延生長(zhǎng)第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料漂移層I ;在漂移層表面熱氧化形成一層介電材料氧化層5 ;進(jìn)行光刻腐蝕去除在待形成的凹槽表面的介電材料氧化層5 ;在裸露的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體硅材料漂移層I表面進(jìn)行第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)硼摻雜及熱處理，從而形成護(hù)圈3 ;腐蝕去除待形成的凹槽表面的介電材料氧化層5，進(jìn)行半導(dǎo)體材料干法腐蝕形成凹槽；再次進(jìn)行熱處理，使得護(hù)圈3包裹凹槽的拐角處；腐蝕去除凹槽表面介電材料氧化層5，在凹槽表面覆蓋金屬Ni61，，進(jìn)行燒結(jié)工藝在凹槽表面形成硅化物材料4。覆蓋金屬材料第一金屬層TiNiAg7，使用第二層掩膜版進(jìn)行金屬刻蝕；使用背面金屬工藝，形成第二金屬層 TiNiAg6。上述實(shí)施例僅用來(lái)例舉本發(fā)明的實(shí)施樣態(tài)，以及闡述本發(fā)明的技術(shù)特性，并非用來(lái)限制本發(fā)明的范疇。任何熟悉此技術(shù)者可輕易完成的改變或均等性的安排均屬于本發(fā)明所主張的范圍，本發(fā)明的權(quán)利范圍應(yīng)以權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種肖特基_■極管，包括 第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料襯底及其表面的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料漂移層； 所述漂移層其表面的部分區(qū)域被形成凹槽； 形成于所述漂移層中的第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料護(hù)圈，護(hù)圈位于凹槽的側(cè)壁附近的所述漂移層中； 一種娃化物材料，形成于凹槽表面區(qū)域； 一種介電材料，覆蓋于所述漂移層表面； 第一金屬層，覆蓋于所述娃化物材料及介電材料表面； 第二金屬層，覆蓋于所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料襯底底部表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的肖特基二極管，其特征在于，所述的第一導(dǎo)電類型漂移層，其表面的部分區(qū)域被形成凹槽，凹槽深度大約O. I微米到15微米，凹槽深度小于漂移層厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的肖特基二極管，其特征在于，所述的第二導(dǎo)電類型護(hù)圈，從所述漂移層的表面向內(nèi)延伸大約O. I微米到15微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的肖特基二極管，其特征在于，所述的凹槽的表面區(qū)域形成硅化物材料，具體的說(shuō)，在凹槽底部及側(cè)面的漂移層表面區(qū)域形成硅化物材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的肖特基二極管，其特征在于，所述的凹槽底部的硅化物材料的一部分區(qū)域的下面，不存在第二導(dǎo)電類型護(hù)圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的肖特基二極管，其特征在于，所述的介電材料位于漂移層非凹槽部分表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的肖特基二極管，其特征在于，所述的第一金屬層覆蓋于所述硅化物材料及介電材料上，與全部或者一部分硅化物材料的表面接觸，同時(shí)所述的第一金屬層與全部或者一部分介電材料接觸。
8.—種如權(quán)利要求I所述肖特基二極管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 在提供的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料襯底表面形成第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料漂移層； 在漂移層表面形成一層介電材料； 去除在待形成的凹槽表面的介電材料； 在裸露的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料漂移層表面進(jìn)行第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)摻雜及熱處理； 去除待形成的凹槽表面的介電材料，進(jìn)行半導(dǎo)體材料腐蝕形成凹槽； 再次進(jìn)行熱處理； 去除凹槽表面介電材料，在凹槽表面覆蓋金屬，進(jìn)行燒結(jié)工藝在凹槽表面形成硅化物材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種肖特基二極管及其制備方法。其包括第一導(dǎo)電類型襯底、第一導(dǎo)電類型外延層；第一導(dǎo)電類型外延層上表面部分區(qū)域被刻蝕，成凹槽形，刻蝕深度大約0.01微米到15微米。一個(gè)第二導(dǎo)電類型護(hù)圈，向第一導(dǎo)電類型外延層中延伸。在外延層上形成介電材料，并且介電材料的一部分被去除，以使護(hù)圈的一部分和外延層位于護(hù)圈內(nèi)的一部分曝露出來(lái)。在外延層上表面曝露出來(lái)部分，即凹槽側(cè)壁及底部上，形成導(dǎo)電材料，并且在第一導(dǎo)電類型襯底的底部形成與襯底相接觸的導(dǎo)電材料。該發(fā)明的肖特基二極管，由于工藝制造形成該器件只需2層掩膜版，相比傳統(tǒng)肖特基二極管制造技術(shù)的3層掩膜板，減少了掩模板數(shù)量，因此降低了制造成本，同時(shí)縮短了生產(chǎn)周期。并且，對(duì)于低壓肖特基二極管，能有效降低其正向?qū)▔航?、?dǎo)通電阻。
文檔編號(hào)H01L29/06GK102769043SQ201110114210
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者胡佳賢 申請(qǐng)人:劉福香